高二物理焦耳定律教案
焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在電能和熱能轉(zhuǎn)換中的體現(xiàn)。下面學(xué)習(xí)啦小編為你整理了高二物理焦耳定律教案，希望對你有幫助。
物理焦耳定律教案
一、教材分析
焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在電能和熱能轉(zhuǎn)換中的體現(xiàn)，本節(jié)在電學(xué)中是重要的概念之一。
二、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識與技能
1、理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
2、理解電功率的概念和公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
3、知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。
(二)過程與方法
通過推導(dǎo)電功的計(jì)算公式和焦耳定律，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進(jìn)一步滲透辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育。
三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
【教學(xué)重點(diǎn)】電功、電功率的概念、公式;焦耳定律、電熱功率的概念、公式。
【教學(xué)難點(diǎn)】電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。
四、學(xué)情分析
學(xué)生學(xué)好這節(jié)知識是非常必要的， A.重點(diǎn)：理解電功和電功率和焦耳定律。B.難點(diǎn)：幫助學(xué)生認(rèn)識電流做功和電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量之間的區(qū)別和聯(lián)系是本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)，防止學(xué)生亂套用公式。C.關(guān)鍵：本節(jié)的教學(xué)關(guān)鍵是做好通電導(dǎo)體放出的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。在得出了焦耳定律以后介紹焦耳定律公式及其在生活、生產(chǎn)上的應(yīng)用
五、教學(xué)方法
等效法、類比法、比較法、實(shí)驗(yàn)法
六、課前準(zhǔn)備
燈泡(36 V，18 W)、電壓表、電流表、電源、滑動(dòng)變阻器、電鍵、導(dǎo)線若干、投影儀、投影片、玩具小電機(jī)
七、課時(shí)安排
八、教學(xué)過程
(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
(二)情景引入、展示目標(biāo)
教師：用電器通電后，可以將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，請同學(xué)們列舉生活中常用的用電器，并說明其能量的轉(zhuǎn)化情況。
學(xué)生：(1)電燈把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能;
(2)電爐把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能;
(3)電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能;
(4)電解槽把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。
教師：用電器把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程，就是電流做功的過程。電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關(guān)呢?本節(jié)課我們學(xué)習(xí)關(guān)于電功和電功率的知識。
(三)合作探究、精講點(diǎn)播
1、電功和電功率
教師：請同學(xué)們思考下列問題
(1)電場力的功的定義式是什么?
(2)電流的定義式是什么?
學(xué)生：(1)電場力的功的定義式W=qU
(2)電流的定義式I=
教師：投影教材圖2.5-1(如圖所示)
如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流I，在時(shí)間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?
學(xué)生：在時(shí)間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。
教師：這相當(dāng)于在時(shí)間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個(gè)過程中，電場力做了多少功?
學(xué)生：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt
教師：在這段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱電功。
電功：
(1)定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功.
(2)定義式：W=UIT
教師：電功的定義式用語言如何表述?
學(xué)生：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積。
教師：請同學(xué)們說出電功的單位有哪些?
學(xué)生：(1)在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J.
(2)電功的常用單位有：千瓦時(shí)，俗稱“度”，符號是kW•h.
教師：1 kW•h的物理意義是什么?1 kW•h等于多少焦?
學(xué)生：1 kW•h表示功率為1 kW的用電器正常工作1 h所消耗的電能。
1 kW•h=1000 W×3600 s=3.6×106 J
說明：使用電功的定義式計(jì)算時(shí)，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時(shí)間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。
教師：在相同的時(shí)間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，在相同時(shí)間里，
電流通過電力機(jī)車的電動(dòng)機(jī)所做的功要顯著大于通過電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。
(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。
(2)定義式：P= =IU
(3)單位：瓦(W)、千瓦(kW)
[說明]電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多;電流做功慢，但做功不一定少。
教師：在力學(xué)中我們講功率時(shí)有平均功率和瞬時(shí)功率之分，電功率有無平均功率和瞬時(shí)功率之分呢?
學(xué)生分組討論。
師生共同總結(jié)：
(1)利用P= 計(jì)算出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。
(2)利用P=IU計(jì)算時(shí)，若U是某一時(shí)刻的電壓，I是這一時(shí)刻的電流，則P=IU就是該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。
教師：為什么課本沒提這一點(diǎn)呢?
學(xué)生討論，教師啟發(fā)、引導(dǎo)：
這一章我們研究的是恒定電流，用電器的構(gòu)造一定，通過的電流為恒定電流，則用電器兩端的電壓必是定值，所以U和I的乘積P不隨時(shí)間變化，也就是說瞬時(shí)功率與平均功率總是相等的，故沒有必要分什么平均功率和瞬時(shí)功率了。
[說明]利用電功率的公式P=IU計(jì)算時(shí)，電壓U的單位用V，電流I的單位用A，電功率P的單位就是W。
2、焦耳定律
教師：電流做功，消耗的是電能。電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能與電路中的電學(xué)元件有關(guān)。在純電阻元件中電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，于是導(dǎo)體發(fā)熱。
設(shè)在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計(jì)算在時(shí)間t內(nèi)電流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。
學(xué)生：求解產(chǎn)生的熱量Q。
解：據(jù)歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR
在時(shí)間t內(nèi)電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt
由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。
產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt
教師指出：這個(gè)關(guān)系最初是物理學(xué)家焦耳用實(shí)驗(yàn)得到的，叫焦耳定律，同學(xué)們在初中已經(jīng)學(xué)過了。
學(xué)生活動(dòng)：總結(jié)熱功率的定義、定義式及單位。
熱功率：
(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。
(2)定義式：P熱= =I2R
(3)單位：瓦(W)
[演示實(shí)驗(yàn)]研究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。
(投影)實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
取一個(gè)玩具小電機(jī)，其內(nèi)阻R=1.0 Ω，把它接在如圖所示的電路中。
(1)先夾住電動(dòng)機(jī)軸，閉合電鍵，電機(jī)不轉(zhuǎn)。調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為0.50 V，記下電流表的示數(shù)，算出小電機(jī)消耗的電功率和熱功率，并加以比較。
(2)再松開夾子，使小電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為2.0 V(此電壓為小電機(jī)的額定電壓)，記下電流表的示數(shù)，算出小電機(jī)消耗的電功率和熱功率，并加以比較。
高二物理焦耳定律教學(xué)反思
本節(jié)課應(yīng)該抓住了電功和電熱兩個(gè)基本概念，教材從實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)角度研究了電熱與電流、電阻和時(shí)間的關(guān)系，這樣做的好處是體現(xiàn)物理研究問題的方法，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生能更好地體會的一些科學(xué)研究的方法，避免了一開始就從理論上推導(dǎo)給學(xué)生造成理解的困難和對純電阻電路的理解的困難.在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上再去推導(dǎo)學(xué)生更信服.同時(shí)啟發(fā)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面學(xué)習(xí)物理知識.
根據(jù)學(xué)生實(shí)際和課程標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過學(xué)生的觀察和生活經(jīng)驗(yàn)，提出問題，進(jìn)行分析，共同歸納總結(jié)。教學(xué)中應(yīng)該充分地相信學(xué)生，給學(xué)生活動(dòng)的空間，真正的讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，在實(shí)驗(yàn)的過程中學(xué)生也可能提出許多問題，教學(xué)中一定要發(fā)揮學(xué)生的主體作用，尤其是在大力提倡科學(xué)探究的今天。在教學(xué)過程中要讓學(xué)生參與討論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，與思維分析能力，培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力，并將所學(xué)到的知識與實(shí)際相聯(lián)系，使學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用。
本節(jié)課主要是比較兩個(gè)公式，計(jì)算電功公式P=UI可用于任何電路，計(jì)算電熱公式P=I2R也可以計(jì)算任何電路的電熱。只是在純電阻電路，這兩個(gè)公式相等。教材應(yīng)該說清楚焦耳定律適用于一般電路的電熱計(jì)算。否則學(xué)生會認(rèn)為P=I2R只適用于純電阻電路
通過本節(jié)課的教學(xué)，我進(jìn)一步相信我的學(xué)生，相信他們的能力，在今后的教學(xué)中，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，主有讓他們愛學(xué)、會學(xué)，我們教師才能真正走出多年的困惑，不要一為地強(qiáng)調(diào)結(jié)果，讓我們更多地關(guān)注過程吧，只有這樣結(jié)果才會更加美好。
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